Et si la télékinésie n'était plus seulement un concept de science-fiction, mais une réalité technologique rendue possible par des prototypes fonctionnels d'interfaces cerveau–machine ? Dans cet article, nous détaillerons les différentes interfaces cerveau–moelle épinière et cerveau–machine actuellement en cours de développement, amenées à révolutionner prochainement les pratiques de rééducation.
Les interfaces cerveau–machine reposent sur un principe simple : capter l'activité cérébrale et la traduire en temps réel en commandes utilisables, capables de modifier l'interaction entre le cerveau et son environnement. Qu'il s'agisse de restaurer une fonction motrice, de redonner la parole à des patients paralysés ou d'explorer de nouvelles formes de communication Homme-machine, ces technologies ouvrent la voie à des projets de recherche profondément révolutionnaires.
Interfaces cerveau - moelle épinière
Une lésion de la moelle épinière survient le plus souvent à un niveau médullaire précis, interrompant les connexions nerveuses entre l'encéphale et les segments situés en aval de la lésion. Face à cette rupture de communication, une idée innovante a émergé au sein de l'équipe de Clinatec (centre de recherche biomédicale associant le CEA, le fonds de dotation Clinatec, le CHU de Grenoble et l'Université Grenoble Alpes) : et s'il était possible de court-circuiter la lésion pour restaurer un contrôle volontaire de l'activité musculaire et ainsi permettre à des patients atteints de paralysie médullaire de retrouver la marche ?
Amcclanahan, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons
Le projet WIMAGINE repose sur une approche innovante combinant une stimulation épidurale ciblée de la moelle épinière et une interface de détection de l'activité cérébrale basée sur l'électrocorticographie (ECoG). Les signaux corticaux, générés par l'imagination intentionnelle du mouvement, sont décodés en temps réel afin de produire des commandes adaptées pour le système de stimulation médullaire. Cette stratégie vise à restaurer un contrôle moteur volontaire et physiologiquement pertinent des membres inférieurs chez des patients présentant une paraplégie incomplète, avec un impact potentiel majeur sur leur autonomie fonctionnelle et leur qualité de vie.
Le projet s'inscrit dans une démarche de recherche translationnelle associant conception technologique, validation neurophysiologique et intégration clinique, notamment dans le champ des lésions de la moelle épinière. Il a abouti à un essai clinique STIMO BSI (NCT04632290) dont les résultats ont été publiés dans Nature en 2023 (1).
Actuellement, le dispositif est en train de finaliser l'étude de preuve de concept “STIMO BSI”. Les prochaines étapes seront d'évaluer le système chez des patients tétraplégiques pour permettre le contrôle des membres supérieurs, et développer des technologies embarquées à faible consommation basées sur l'intelligence artificielle, avec essais de systèmes implantables à haute densité.
Interfaces cerveau - machine
D'autres centres de recherche se sont intéressés au couplage de l'activité cérébrale avec des commandes permettant le contrôle de dispositifs externes. Ces interfaces cerveau–machine peuvent ainsi piloter un membre robotique, un fauteuil roulant ou encore des logiciels de génération de parole synthétique, offrant de nouvelles perspectives d'autonomie aux personnes en situation de handicap moteur ou avec des troubles sévères de la communication.
La majorité des interfaces cerveau–machine modernes reposent sur une boucle de rétroaction (feedback loop) constituée d'étapes : d'acquisition du signal, décodage, exécution et retour sensoriel, permettant à l'utilisateur de percevoir le résultat de son action (visuellement ou auditivement) et d'ajuster sa stratégie mentale en conséquence.
Parmi les projets les plus médiatisés figure Neuralink, une start-up développée avec le soutien d'Elon Musk. Neuralink conçoit un implant cérébral à très haut débit, intégrant plusieurs milliers de microélectrodes insérées dans le cortex à l'aide d'un robot chirurgical de haute précision. Cet implant, de la taille d'une pièce de monnaie et scellé dans l'os du crâne, vise à enregistrer l'activité d'un nombre de neurones sans précédent par rapport aux dispositifs antérieurs.
Après plusieurs années d'expérimentations animales (dont une démonstration marquante en 2021 montrant un singe jouant au jeu vidéo Pong par la seule activité cérébrale) Neuralink a obtenu en 2023 l'autorisation de la FDA pour débuter des essais chez l'humain. En juin 2025, l'entreprise a annoncé que cinq personnes atteintes de paralysie sévère utilisaient déjà l'implant pour contrôler des dispositifs numériques et physiques par la pensée.
D'autres entreprises ont exploré des modèles alternatifs d'interfaces cerveau–machine, misant notamment sur des stratégies moins invasives sur le plan chirurgical. C'est le cas de la société Synchron, qui promeut une approche endovasculaire. Son dispositif phare, le Stentrode, est une interface cerveau–machine implantée via les vaisseaux sanguins. Introduit par cathéter à travers la veine jugulaire, le dispositif est positionné dans une veine drainant le cortex moteur (le sinus sagittal supérieur), où il enregistre l'activité cérébrale à travers la paroi vasculaire.
implant endovasculaire "stentrode" (Christinecooch, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons)
Les données cliniques disponibles montrent qu'après 12 mois de suivi, aucun patient n'a présenté d'événement indésirable grave ni d'obstruction vasculaire, et que l'implant est resté stable dans le temps.
Un autre acteur pionnier du domaine est Blackrock Neurotech, historiquement à l'origine du développement d'implants corticaux à électrodes pénétrantes (spikes). Ces dispositifs ont ensuite permis le contrôle de bras robotiques, ainsi que l'émergence de retours sensoriels artificiels, rendant possible la perception de pressions ou de vibrations issues d'une prothèse.
Cependant, les travaux de suivi ont montré que les électrodes pénétrantes pouvaient, à long terme, induire des lésions tissulaires et une dégradation de la qualité du signal. En réponse à ces limites, Blackrock Neurotech développe aujourd'hui une nouvelle génération d'implants plus flexibles et mini-invasifs, dont le dispositif Neuralace, visant à améliorer la biocompatibilité et la durabilité des interfaces cerveau–machine implantables.
D'autres implants sont actuellement en cours d'étude aux États-Unis, notamment l'implant Connexus, développé par Paradromics, ainsi que le dispositif Layer 7 conçu par Precision Neuroscience, un implant flexible destiné à être inséré au niveau de la dure-mère.
Conclusion
Ces implants sont appelés à transformer en profondeur les pratiques médicales, dans un contexte où le nombre de personnes atteintes de paralysie est considérable. Ils offrent des perspectives majeures d'amélioration de la qualité de vie pour des patients présentant des lésions médullaires, une SLA, un locked-in syndrome, ou d'autres pathologies neurologiques sévères.
Toutefois, le passage des études de preuve de concept à une utilisation clinique élargie et à la commercialisation demeure complexe. Le principal obstacle réside dans la sécurité clinique, ces technologies reposant sur des chirurgies d'implantation cérébrale exposant à des risques infectieux, hémorragiques ou de lésions du tissu neural. À cela s'ajoute la question cruciale de la durabilité et de la stabilité des implants : plusieurs dispositifs ont montré des phénomènes de migration ou de dégradation du signal au cours du temps, compromettant leur efficacité. Par exemple, les implants à électrodes pénétrantes développés par Blackrock Neurotech ont présenté une perte pouvant atteindre environ 60 % des signaux électrodes après un an, principalement en raison de la formation de tissu cicatriciel autour des électrodes.
Enfin, ces technologies soulèvent de nouvelles questions de cybersécurité et d'éthique. Connectés à des systèmes informatiques et parfois à des réseaux externes, les implants cérébraux exposent théoriquement à des risques de neurohacking, incluant l'interception ou la manipulation malveillante de signaux cérébraux. Ces enjeux devront être rigoureusement anticipés pour garantir un développement sûr, durable et éthiquement acceptable des interfaces cerveau–machine.
Références
1. Lorach, H., Galvez, A., Spagnolo, V. et al. Walking naturally after spinal cord injury using a brain–spine interface. Nature 618, 126–133 (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06094-5
2. Musk E; Neuralink. An Integrated Brain-Machine Interface Platform With Thousands of Channels. J Med Internet Res. 2019 Oct 31;21(10):e16194. doi: 10.2196/16194. PMID: 31642810; PMCID: PMC6914248.
3. Mitchell P, et al. Assessment of Safety of a Fully Implanted Endovascular Brain-Computer Interface for Severe Paralysis in 4 Patients: The Stentrode With Thought-Controlled Digital Switch (SWITCH) Study. JAMA Neurol. 2023 Mar 1;80(3):270-278. doi: 10.1001/jamaneurol.2022.4847. Erratum in: JAMA Neurol. 2023 May 1;80(5):533. doi: 10.1001/jamaneurol.2023.0594. PMID: 36622685; PMCID: PMC9857731.
4. Brandman DM, Cash SS, Hochberg LR. Review: Human Intracortical Recording and Neural Decoding for Brain-Computer Interfaces. IEEE Trans Neural Syst Rehabil Eng. 2017 Oct;25(10):1687-1696. doi: 10.1109/TNSRE.2017.2677443. Epub 2017 Mar 2. PMID: 28278476; PMCID: PMC5815832.
Maria ZAKHEM
